Mô hình toán thiết kế chuỗi cung ứng: xem xét công suất vận hành của các đơn vị kinh doanh

Mô hình được xây dựng theo bài toán quy hoạch nguyên hỗn hợp, trong đó hàm mục tiêu là cực tiểu tổng phí bao gồm phí vận chuyển, phí tồn kho, phí đầu tư các đơn vị kinh doanh và chi phí vận hành dưới mức vận hành cho phép. Dựa trên cấu trúc của mô hình, chúng tôi phải đưa thêm một số ràng buộc phụ trước khi áp dụng giải thuật Lagrange để giải. Kết quả tính toán và giải thuật của đề nghị của mô hình được so sánh với lời giải tối ưu từ phần mềm LINGO.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình toán thiết kế chuỗi cung ứng: xem xét công suất vận hành của các đơn vị kinh doanh 28 TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM - SỐ 1 (34) 2014 MÔ HÌNH TOÁN THIẾT KẾ CHUỖI CUNG ỨNG: XEM XÉT CÔNG SUẤT VẬN HÀNH CỦA CÁC ĐƠN VỊ KINH DOANH Ngày nhận bài: 24/09/2013 Ngày nhận lại: 21/10/2013 Ngày duyệt đăng: 30/12/2013 Đường Võ Hùng1 Bùi Nguyên Hùng2 TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, chúng tôi xây dựng mô hình thiết kế chuỗi cung ứng đơn sản phẩm, theo thời gian, trong đó các nhà máy sản xuất và các tổng kho được quyết định mở hay không tại những vị trí lựa chọn trước. Với mỗi đơn vị kinh doanh được mở chúng ta sẽ kiểm soát công suất vận hành. Nếu đơn vị kinh doanh nào vận hành dưới mức yêu cầu thì đơn vị đó phải trả chi phí (chi phí phạt), và chi phí này sẽ làm gia tăng tổng chi của hàm mục tiêu. Nếu nhu cầu có xu hướng giảm hoặc thay đổi thì tổng phí sẽ tăng do phí đầu tư và phí vận hành tăng. Thông tin này sẽ giúp các nhà đầu tư và nhà quản lý đánh giá hiệu quả vận hành của chuỗi cung ứng của họ hoặc có thể xem xét chính sách thuê ngoài. Mô hình được xây dựng theo bài toán quy hoạch nguyên hỗn hợp, trong đó hàm mục tiêu là cực tiểu tổng phí bao gồm phí vận chuyển, phí tồn kho, phí đầu tư các đơn vị kinh doanh và chi phí vận hành dưới mức vận hành cho phép. Dựa trên cấu trúc của mô hình, chúng tôi phải đưa thêm một số ràng buộc phụ trước khi áp dụng giải thuật Lagrange để giải. Kết quả tính toán và giải thuật của đề nghị của mô hình được so sánh với lời giải tối ưu từ phần mềm LINGO. Từ khóa: chuỗi cung ứng, công suất vận hành, quy hoạch nguyên hỗn hợp, giải thuật Lagrange, thiết kế mạng. ABSTRACT In this paper, we deal with a single-item, multi-period capacitated facility location problem where manufacturing plants and distribution centers are decided to be opened or not at the pre-determined potential sites. At each opened facility, we control operational level. If the opened facility operates at a lower minimum requirement volume then penalty cost will occur and add to objective value. If the demand is decreased or fluctuated then the total cost is increased because of opened facilities and operational costs. This information helps the investors and managers to evaluate performance of their SC network system or use outsourcing facilities. The problem is formulated as a mixed integer linear programming (MILP) model with the objective is to minimize the total cost, including transportation cost, inventory holding cost, fixed costs for opening facilities, and penalty costs. Based on the specific structure of the developed model, we need one additional constraint set before using Lagrange relaxation algorithm for solving the problem. Numerical experiments are then conducted to compare the solution of the proposed approach as opposing to the optimal solution obtained by the commercial Lingo solver. Keywords: supply chain, operational capacity, mixed integer linear programming, Lagrange relaxation, network design. 1,2 Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP.HCM. KINH TẾ 1. GIỚI THIỆU Trong hoạt động kinh doanh hiện đại, chúng ta biết rằng chuỗi cung ứng tích hợp và kết nối tất cả các chức năng kinh doanh trong doanh nghiệp như cung ứng, nguyên vật liệu, kế hoạch sản xuất, sản xuất sản phẩm, vận chuyển và bán hàng (Chan và cộng sự, 2003, và Stadtler, 2005). Điều này nhấn mạnh vai trò của chuỗi cung ứng trong các hoạt động kinh doanh. Trong thị trường cạnh tranh toàn cầu ngày nay, những nhà đầu tư và nhà quản lý có nhiều quan tâm đến chuỗi cung ứng của họ (SimchiLevi và cộng sự, 2000, Blackhurst và cộng sự, 2005). Do đó, vận hành chuỗi cung ứng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hoạt động kinh doanh. Theo Chan và Qi (2003), xây dựng chuỗi cung ứng hoạt động hiệu quả là mối quan tâm của các nhà quản lý và các nhà đầu tư, do vậy, bài toán liên quan đến lĩnh vực này ngày càng phổ biến. Tuy nhiên, do tích hợp các thành phần và chức năng vận hành làm cho chuỗi cung ứng trở nên phức tạp, vì vậy, nghiên cứu về lĩnh vực này hiện nay vẫn còn giá trị và hấp dẫn các nhà nghiên cứu và đầu tư. Mặc dù vậy, theo Lan và cộng sự (2013) thì nghiên cứu về lĩnh vực này ở Việt Nam cũng còn nhiều hạn chế. Để hỗ trợ cho chuỗi cung ứng trong các hoạt động và những chiến lược dài hạn một cách hiệu quả, bài toán thiết kế chuỗi cung ứng phải được quan tâm nghiên cứu liên quan đến các bài toán thực tế, đặc biệt đối với toán lựa chọn và phân bổ nguồn lực khi xây dựng chuỗi cung ứng. Một trong những công trình tiên phong đối với bài toán lựa chọn và phân bổ nguồn lực được Geoffrion và Graves công bố vào năm 1974. Trong nghiên cứu của mình, Geoffrion và Graves đã thành công với mô hình quy hoạch nguyên hỗn hợp để thiết kế mạng lưới phân phối cho bài toán đa sản phẩm, ứng với từng thời đoạn. Hàm mục tiêu của nghiên cứu này là cực tiểu hóa tổng chi phí của hệ thống bao gồm phí vận chuyển, phí đầu tư các tổng kho. Giải thuật Benders decomposition được dùng 29 để giải quyết mô hình toán và cung cấp lời giải. Tiếp tục với quan điểm nghiên cứu này, Pirkul và Jayaraman (1998), Mazzola và Neebe (1999) cũng nghiên cứu bài toán thiết kế cho mạng cung ứng đa sản phẩm, từng thời đoạn, tuy nhiên, những nghiên cứu này dùng giải thuật Lagrange để giải, trong đó, bài toán gốc được phân thành n bài toán nhỏ ứng với mỗi tổng kho và nhà máy bằng cách bỏ đi một số bộ ràng buộc. Trong quản lý và vận hành chuỗi cung ứng hiện đại, những nhà quản lý, nhà đầu tư, và những nhà nghiên cứu luôn phải đối đầu với những bài toán thực tế. Hiện nay có rất nhiều mô hình toán được công bố nhằm đáp ứng những yêu cầu thực tế. Nhiều nhà nghiên cứu tập trung vào giải quyết các bài toán thực tế. Điển hình như nghiên cứu của Melachrinoudis và Min (2007), các tác giả đã xây dựng mô hình tái cấu trúc mạng lưới phân phối bằng cách xem xét thông số thời gian phân phối như là một yếu tố chính trong việc ra quyết định. Kết quả của mô hình cho phép đóng một số tổng kho hiện hữu nhưng kém hiệu quả, đồng thời cũng ...